Question

【題目】常溫下，在沒有氧氣存在時(shí)，鐵粉與水幾乎不反應(yīng)，但在高溫下，鐵粉能與水蒸氣反應(yīng)。

（1）鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________。

（2）停止反應(yīng)，待裝置冷卻后，取出反應(yīng)后的混合物，加入過量的稀硫酸充分反應(yīng)，過濾。簡述檢驗(yàn)所得濾液中含有Fe3+的操作方法:______________________________。

（3）經(jīng)檢驗(yàn)上述濾液中不含F(xiàn)e3+，這不能說明鐵粉與水蒸氣反應(yīng)所得的產(chǎn)物中不含+3價(jià)的鐵，原因是(結(jié)合化學(xué)方程式說明)___________________。

（4）向上述濾液中加入NaOH 溶液后，觀察到的現(xiàn)象為_______________________。沉淀由白色變?yōu)榧t褐色的原因是______________________________________(用化學(xué)方程式表示)

（5）為了得到白色的Fe(OH)2沉淀，并盡可能可能較長時(shí)間保持白色沉淀，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，請(qǐng)簡述實(shí)驗(yàn)操作:______________________________________________________。

Answer 1

【答案】 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 取少量濾液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液顏色。如果溶液變?yōu)榧t色，說明原濾液中含有Fe3+，否則不含Fe3+ 如果反應(yīng)后的混合物中鐵粉過量，可發(fā)生反應(yīng):Fe+2Fe3+=3Fe2+，鐵粉將溶液中的Fe3+全部還原為Fe2+，加入KSCN 溶液后不會(huì)變?yōu)榧t色 生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應(yīng)，用生成的H2排出裝置中的空氣；然后關(guān)閉K，利用生成的H2將試管中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，則可在盛NaOH 溶液的試劑瓶中較長時(shí)間保存白色Fe(OH)2沉淀

【解析】（1）.在高溫下，鐵粉能與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2，反應(yīng)方程式為：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2，故答案為：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2；

（2）.檢驗(yàn)所得濾液中是否含有Fe3+，可利用Fe3+與SCN－反應(yīng)使溶液顯紅色進(jìn)行檢驗(yàn)，具體的操作方法是：取少量濾液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液顏色。如果溶液變?yōu)榧t色，說明原濾液中含有Fe3+，否則不含Fe3+，故答案為：取少量濾液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液顏色。如果溶液變?yōu)榧t色，說明原濾液中含有Fe3+，否則不含Fe3+；

（3）.鐵與水蒸氣反應(yīng)生成的四氧化三鐵可與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若鐵粉過量，還可以和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子：Fe+2Fe3+=3Fe2+，所以濾液中可能含有鐵離子，也可能不含有鐵離子，故答案為：如果反應(yīng)后的混合物中鐵粉過量，可發(fā)生反應(yīng):Fe+2Fe3+=3Fe2+，鐵粉將溶液中的Fe3+全部還原為Fe2+，加入KSCN 溶液后不會(huì)變?yōu)榧t色；

（4）.向上述濾液中加入NaOH 溶液后，Fe2＋與OH－反應(yīng)生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2不穩(wěn)定，接觸空氣時(shí)很快被氧化為Fe(OH)3，現(xiàn)象是生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3，故答案是：生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 ；

（5）.要較長時(shí)間觀察到氫氧化亞鐵的白色沉淀，關(guān)鍵是盡量減少氫氧化亞鐵與空氣接觸，可以利用生成的氫氣趕走裝置中的空氣，實(shí)驗(yàn)步驟為：實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應(yīng)，用生成的H2排出裝置中的空氣；然后關(guān)閉K，利用生成的H2將試管中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，則可在盛NaOH 溶液的試劑瓶中較長時(shí)間保存白色Fe(OH)2沉淀，故答案為：實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應(yīng)，用生成的H2排出裝置中的空氣；然后關(guān)閉K，利用生成的H2將試管中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，則可在盛NaOH 溶液的試劑瓶中較長時(shí)間保存白色Fe(OH)2沉淀。